海市蜃楼到底是什么原因？

海市蜃楼形成的原因~

海市蜃楼是一种因远处物体被折射而形成的幻象，其产生原因是太阳使地面温度上升后形成的一种气温梯度。由于密度不同，光线会在气温梯度分界处产生折射现象。
人体的大脑认为光线总是沿直线传播，但是当光线通过下方温度低、密度大的大气时，就会向下折射，所以大脑中显现的远处物体就会比实际高。

扩展资料：
海市蜃楼的出现与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。其特点是同一地点重复出现和出现的时间一致。
海市蜃楼常在海上、沙漠中产生，海市蜃楼是光线在延直线方向密度不同的气层中，经过折射造成的结果。海市蜃楼的种类很多：根据它出现的位置相对于原物的方位，可以分为上蜃、下蜃和侧蜃；根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃；根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等等。
参考资料来源：
百度百科-海市蜃楼

1991年8月18日一辆长途客车在青海省察尔汗的“万丈盐桥”公路上行驶。9时55分，当汽车到达距格尔木市70千米的时候，旅客们惊奇地发现在西北无垠荒漠的尽头，突然出现一片水泽，随着汽车的速度不断变换位置。
10时14分，淡蓝色的水泽从西北转向正西方，并奇迹般地从水泽中叠化出一座座白色的大楼，错落别致，时隐时现。大约过了37分钟，楼宇逐渐减少，只留下一片水带，把远处的沙丘环环托起，恰似大海中一座座小岛。10时35分车到流沙坪，这一奇观慢慢隐去，远处留下一片雾霭。
沙海蜃楼是大气光学现象的一种，每年的春夏之交，是海市蜃楼奇景的频发期。海市常常出现在世界各大洋及沿海地区。我国的蓬莱和日本的横滨都属于海市蜃景多发地区。

不知道大家在炎热的夏天，有没有看到过这样的一个现象：在不远的前方，路面上好像有一滩水，还映出了前车的倒影。但我们走过去一看，路面上其实根本就没有水。

你并没有出现幻觉，这是一种光的折射和全反射现象，通常称作海市蜃楼。

光的折射

为了理解这个现象，我们首先来解释一下光的折射。

我们初中就学过：光在不同界面间传播的时候，传播方向一般会发生变化。比如一束光从空气斜射入水中，会向下偏折。入射光线和法线的夹角称为入射角，折射光线与法线的夹角称为折射角。

人们发现：当光线在空气和水的界面中进行折射时，空气中的入射角总是比较大，水中的折射角总是比较小。

后来人们发现：出现折射现象的原因是光在两种介质中传播的速度不同。如果光在某种介质A中传播速度比其他介质B快，那么介质A对介质B就叫光疏介质，介质B对介质A就叫光密介质。比如，光在空气中的传播速度接近于真空中的速度，比水中光速要快，因此空气相对于水就是光疏介质，水相对于空气就是光密介质。折射时，光疏介质中的入射角大，光密介质中的折射角小。

荷兰物理学家惠更斯研究了光发生折射的原因。他借用机械波的观点解释了光折射的原因。

如图，一束平行光照射到两种介质的界面时，各条光线并不是同时到达界面的。下方的光线先到界面A点，上方光线此时只到达了B。随后，A就会在第二种介质中传播，而光线B继续在第一种介质中传播。由于在第二种介质中光的传播速度比较慢，当B光线传播到界面上的B0点时，光线A传播到A’点，并且AA’

全反射

如果光线从水中射入空气中，情况又是如何呢？此时，水中的角度就是入射角，空气中的角度就是折射角，但是空气中的角度还是大于水中的角度。如果增大水中的入射角，那么空气中的角度会变得更大。在某个时刻，空气中的折射角达到90度，此时就称为掠出射。如果继续增大入射角，那么折射光线无论向哪里都不合理了。此时会出现一种奇特的现象：折射光线消失，所有只有反射光线，这种现象就称为全反射。

全反射在生活中有很多应用，比如光导纤维，就是利用光线在内芯和外套之间反复全反射传播信号的。

海市蜃楼

现在我们就可以解释海市蜃楼了。

什么叫“蜃”呢？龙生九子，九子各不相同，其中有一个儿子就叫蜃，蜃喜欢吞云吐雾，它在海上把东西都吞到肚子里去，一会儿又吐出来，人们就可以看到有些东西浮在海平面上。这个实际上是一种光的折射现象。海市蜃楼在海洋和沙漠中都可以出现。

在海洋上，海水比热容更大，也就是说，在接受太阳照射时，海水不容易升温。在夏天强烈的太阳照射下，靠近海水的地方，空气温度比较低，密度较大，属于光密介质。高层空气温度较高，空气受热膨胀，密度较小，是光疏介质。光线从光密介质射向光疏介质，折射角变大，光线会趋于水平。假如海面上有一艘船，这艘船反射出的光线向上射，就会在各个不同的空气层之间发射折射，发生弯折。

如果在还没有发生全反射时，光线就进入了人眼。那么人眼就会以为物体在远方的高处，形成正立的蜃景。如果光线在传播过程中发生了全反射，人们逆着光线看去，就会看到倒立的蜃景。

沙漠中的海市蜃楼成因刚好与海洋上相反。沙子的比热容很小，所以靠近沙漠的地方空气温度比较高。空气受热膨胀，密度较小，是光疏介质。上层的空气距离沙子较远，温度相对较低，空气密度相对较大，也就形成了光密介质。光线从上向下照射时，从光密介质进入光疏介质，折射角变大。当折射角增大到一定程度，就会发生全反射而向上照射。

比如有一朵云彩飘在空中，它反射的光线经过折射和全反射被地面上的人观察到。大脑会认为光线依然是直线传播的，因此认为云彩在地下。云彩不会在地下，所以人们会认为地面上有一个可以反射光线的物质，那就是水，这就是沙漠中海市蜃楼的原理。由于沙漠中沙子的温度非常高，形成蜃景的光线在靠近沙子时一定会发生全反射，所以在沙漠中的海市蜃楼都是倒像。

炎热夏天的马路温度也非常高，形成的效果与沙漠相同。所以在靠近地面的位置，光线很容易发生全反射，映出车辆的倒影，就会让人们误以为地面上有水。下次再遇到这种现象，别再被你的眼睛欺骗了哦。

作者李永乐老师：北京大学物理与经济双学士，清华大学电子工程硕士；北京市中学物理教师/物理竞赛教练。从教十年，培养清华北大学生200余人，国际奥赛、亚洲奥赛、国家奥赛金牌十余名。“美提课堂”主讲老师。

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